3B SCIENTIFIC PHYSICS 8405740 Instrucciones De Uso página 10

4. Autres équipements requis
Pour le montage :
1 pied en H
3 barres de support, 750 mm, Ø 12 mm 8611340
1 manchon carré
1 manche à crochets
Pour la mesure dynamique :
1 chronomètre
5. Exemples d'expériences
5.1 Mesure statique dans la gamme élastique
•
Montez l'expérience comme le montre la fig. 1.
•
Montez le disque avec son mandrin de serrage
en face du contre-palier, à la même hauteur.
Veillez à un alignement horizontal précis et
une orientation exacte du mandrin opposé.
•
Tendez la barre de torsion, sans la torsader,
entre les deux mandrins de serrage en ajustant
le pied en H à la bonne longueur.
•
Réglez le point zéro de la graduation angulaire.
Pour cela, desserrez légèrement la vis moletée
du contre-palier et tournez la barre. Resserrez
fermement la vis.
•
Fixez le galet de renvoi à la barre de support.
Veillez à ce que le galet de renvoi soit placé sur
le même plan vertical que le disque circulaire.
•
Accrochez le dynamomètre à l'aide du man-
chon carré et du manchon à crochets au-dessus
du galet de renvoi.
•
Fixez le fil de chanvre au disque circulaire,
faites-le passer à travers la rainure et sur le ga-
let de renvoi et fixez-le au dynamomètre.
•
Augmentez la force agissant sur le disque et
ainsi le couple de rotation en déplaçant le ga-
let le long de la barre de support en pas de 0,1
N et lisez les angles de torsion.
•
À l'aide d'un graphique, représentez le couple
de rotation en fonction de l'angle de torsion.
Le montage de l'expérience garantit toujours une
action perpendiculaire de la force, car le fil suit la
tangente du disque circulaire. Le couple de rota-
tion peut donc être déterminé aisément à l'aide de
la formule suivante :
= ⋅
M F r
Veillez à ne pas trop augmenter la force pour ne
pas quitter la gamme élastique de la déformation
(varie selon le matériau). Si le disque retourne en
position zéro après la décharge, cela signifie que la
gamme élastique n'a pas été dépassée.
Dans la gamme élastique, le couple de rotation M
est proportionnel à l'angle de torsion ϕ. Ce rapport
est illustré par l'équation suivante :
M
Le facteur de proportionnalité D
directionnelle de l'angle. Cette grandeur physique
8611130
dépend du matériau et des dimensions du fil de
fer. Elle peut être déterminée par l'augmentation
des droites dans le diagramme et le quotient résul-
8613180
tant du couple de rotation M et de l'angle de tor-
8615110
sion ϕ :
D
8533135 W
La grandeur angulaire D
avec la longueur et augmente avec le diamètre du
fil de fer.
5.1.1 Détermination de la limite d'élasticité
•
•
•
Si le disque ne retourne plus dans l'angle 0° après
la décharge et qu'il subsiste une faible déformation
résiduelle, cela signifie que la limite d'élasticité à
été dépassée.
Les angles de torsion et les couples de rotation
obtenus dépendent du matériau et de la géométrie
(longueur et diamètre du fil étudié).
Si la limite d'élasticité a été dépassée, les valeurs
de mesure ne forment plus une droite. Il apparaît
une déformation plastique (restante) du fil.
5.2 Mesure statique dans la gamme plastique –
•
•
•
Même après une décharge intégrale, il apparaît
encore un angle de torsion et le fil subit une dé-
formation plastique correspondante.
•
•
Pour atteindre la marque de 0° (état initial), il faut
une force opposée.
2
= ϕ ⋅
D .
W
= M/ϕ
w
Montez l'appareil de torsion comme décrit au
paragraphe 5.1.
Augmentez la force en pas de 0,1 N en dépla-
çant le galet de renvoi et lisez les angles de tor-
sion.
Après chaque pas d'augmentation, déchargez
le disque angulaire en retirant le dynamomè-
tre à ressort et contrôlez la position de repos
de l'angle (0°).
Hystérésis mécanique
Montez l'appareil de torsion comme décrit au
paragraphe 5.1.
Augmentez la force en pas de 0,1 N en dépla-
çant le galet de renvoi et lisez les angles de tor-
sion.
Après avoir atteint l'angle de torsion de 180°,
réduisez de nouveau la force en pas de 0,1 N.
À présent, placez le fil dans le sens opposé
autour du disque circulaire, de sorte que la
force du dynamomètre agisse dans le sens in-
verse.
Encore une fois, augmentez la force en pas de
0,1 N et lisez les angles de torsion.
est la grandeur
w
d'un matériau diminue